چرا لوله بدون درز Incoloy 27-7MO برای محیط‌های با آب دریا و محیط‌های پرکلرید ترجیح داده می‌شود؟

1. س: تفاوت های اساسی ترکیب و ویژگی بین لوله های آلیاژی Incoloy 27-7MO و A-286 چیست؟

A:Incoloy 27-7MO و{3}}286 هر دو آلیاژهای-با عملکرد بالا هستند، اما کاربردهای اساسی متفاوتی دارند{5}}یکی فولاد ضد زنگ فوق-آستنیتی برای خوردگی آبی است، در حالی که دیگری یک آلیاژ بارندگی{{7}با استحکام فوق العاده بالا برای آهن با درجه حرارت بالا است.

Incoloy 27-7MO (UNS S31277)یک فولاد ضد زنگ فوق-آستنیتی است که برای مقاومت در برابر خوردگی شدید آبی، به ویژه در آب دریا و محیط‌های کلرید تهاجمی طراحی شده است. ترکیب اسمی آن 27-29٪ نیکل، 20-22٪ کروم، 6.0-7.0٪ مولیبدن، 1.5-2.5٪ مس، 0.25-0.35٪ نیتروژن و آهن متعادل است. نام "27{28}}7" به تقریباً 27٪ نیکل و 7٪ مولیبدن اشاره دارد. این آلیاژ دارای مولیبدن بسیار بالا (6-7٪) و نیتروژن بالا (0.25-0.35٪) است که به آن دارای مقاومت فوق العاده بالایی در برابر سوراخ شدن (PREN) معادل 50-55- یکی از بالاترین ها در بین فولاد زنگ نزن آستنیتی تجاری موجود می باشد. محتوای نیکل بالا (27-29٪) مقاومت برجسته در برابر خوردگی تنش کلرید را در برابر ترک ایجاد می کند. Incoloy 27-7MO محلول جامد تقویت شده با قدرت تسلیم معمولی 50-65 ksi (345-448 مگاپاسکال) در دمای اتاق، بالاتر از آستنیتیک استاندارد به دلیل تقویت نیتروژن است. برای خدمات با دمای بالا و بالاتر از حدود 600 درجه فارنهایت (316 درجه) طراحی نشده است.

A-286 (UNS S66286)یک سوپرآلیاژ پایه آهن- است که با سخت شدن بارندگی تقویت شده است. ترکیب اسمی آن 24-27٪ نیکل، 13.5-16.0٪ کروم، 1.0-1.5٪ مولیبدن، 1.9-2.35٪ تیتانیوم، 0.1-0.5٪ آلومینیوم، 0.003-0.01٪، تعادل بور، 0.1-0.1٪ وانادیم است. به وجود تیتانیوم، آلومینیوم و بور توجه داشته باشید-این عناصر سخت شدن بارش را از طریق تشکیل ذرات گاما{18}پرام (Ni3(Al,Ti)) ممکن می‌سازند. A{21}}286 یک فولاد ضد زنگ نیست. این یک سوپر آلیاژ است که برای استحکام در دمای بالا و مقاومت در برابر اکسیداسیون تا حدود 1300 درجه فارنهایت (704 درجه) طراحی شده است. استحکام تسلیم معمول پس از عملیات حرارتی 90-110 ksi (621-758 MPa) در دمای اتاق است که در دمای 1200 درجه فارنهایت (649 درجه) به 70-80 ksi کاهش می یابد. این آلیاژ همچنین حاوی کروم کمتری (13.5-16٪) نسبت به Incoloy 27-7MO است که باعث می شود در برابر خوردگی آبی مقاومت کمتری داشته باشد.

مفاهیم متالورژی:Incoloy 27-7MO برایسرویس خوردگی آبی مرطوب، کم-تا-درجه حرارت متوسط ​​(تا 600 درجه فارنهایت / 316 درجه )در آب دریا، فرآوری شیمیایی و گوگردزدایی از گازهای دودکش. استحکام{1}}درجه حرارت بالا یا مقاومت اکسیداسیون قابل توجهی ندارد. A-286 برایسرویس دمای بالا (تا 1300 درجه فارنهایت / 704 درجه ) با الزامات استحکام بالادر کاربردهای هوافضا، توربین گاز و خودرو. فقط مقاومت خوردگی آبی متوسطی دارد و در آب دریا سوراخ می شود و خورده می شود.

انتخاب بین آنها:اگر برنامه شاملآب دریا، آب نمک، یا کلریدهای اسیدی در دماهای متوسط ​​با نیاز به مقاومت متوسط، Incoloy 27-7MO را انتخاب کنید. اگر برنامه شاملدماهای بالا (1000-1300 درجه فارنهایت / 538-704 درجه) که به استحکام بالا و مقاومت در برابر اکسیداسیون نیاز دارد، A-286 را انتخاب کنید. حداقل همپوشانی در پاکت خدمات آنها وجود دارد.

---

2. س: چه استانداردها و مشخصات صنعتی بر لوله های بدون درز آلیاژی Incoloy 27-7MO و A-286 حاکم است؟

A:این دو آلیاژ توسط چارچوب‌های مشخصات کاملاً متفاوت-دریایی/شیمیایی برای 27-7MO و توربین هوافضا/گاز برای A-286 کنترل می‌شوند.

برای لوله بدون درز Incoloy 27-7MO:

ASTM B677 / ASME SB677– مشخصات استاندارد برای لوله های آلیاژی نیکل بدون درز-آهن{{1}کروم-مولیبدن-مس-نیتروژن. این مشخصات اولیه برای UNS S31277 و گریدهای فوق{7}آستنیتی مشابه است.

ASTM B829- الزامات عمومی برای لوله بدون درز آلیاژ نیکل (مکمل B677).

NORSOK M-630– استاندارد نفت و گاز نروژ که شامل 27-7MO برای سرویس آب دریا و آب نمک می باشد.

کد دیگ بخار و مخزن تحت فشار ASME بخش II، قسمت D- مقادیر تنش مجاز را برای S31277 در دمای تقریباً 600 درجه فارنهایت (316 درجه) ارائه می دهد.

برای لوله بدون درز A-286:

ASTM A453 / ASME SA453– مشخصات استاندارد برای مواد پیچ ​​و مهره با دمای بالا-، اما اغلب به لوله و لوله با الزامات تکمیلی گسترش می‌یابد. درجه A، کلاس B یا C (بسته به عملیات حرارتی) A-286 را پوشش می دهد.

AMS 5731- مشخصات مواد هوافضا برای لوله بدون درز A-286، محلول درمان شده و رسوب سخت شده است. این رایج ترین مشخصات برای لوله/لوله A-286 در کاربردهای هوافضا است.

AMS 5732- مشابه 5731 اما برای سختی کمتر و ماشین کاری بهبود یافته.

ASTM B983(گاهی اوقات اشاره می شود) - بارندگی-سخت شدن نیکل-آهن-لوله آلیاژ کروم، اگرچه A-286 کمتر به عنوان لوله عرضه می شود تا به عنوان میله یا آهنگری.

کد دیگ بخار و مخزن تحت فشار ASME بخش II، قسمت D- مقادیر تنش مجاز را برای A-286 (UNS S66286) در دماهای تا 1300 درجه فارنهایت (704 درجه) ارائه می دهد.

ملاحظات تدارکات:Incoloy 27-لوله بدون درز 7MO یک درجه تخصصی با منابع آسیاب محدود است. انتظار زمان تحویل 12 تا 18 هفته را داشته باشید. لوله بدون درز A-286 نیز یک محصول تخصصی است که معمولاً بر اساس سفارش سفارشی با زمان‌های 12 تا 20 هفته تولید می‌شود. برای A-286، خریداران باید شرایط عملیات حرارتی مورد نظر (محلول تصفیه شده و قدیمی) را مشخص کنند، و برای کاربردهای حیاتی، آزمایش کشش با دمای بالا بر اساس مشخصات AMS مورد نیاز است.

---

3. س: چرا لوله بدون درز Incoloy 27-7MO برای محیط‌های با آب دریا و محیط‌های پرکلرید ترجیح داده می‌شود؟

A:لوله بدون درز Incoloy 27-7MO نشان دهنده بالاترین سطح مقاومت در برابر خوردگی حفره ای و شکافی موجود در فولاد زنگ نزن آستنیتی است که آن را به ماده انتخابی برای سخت ترین کاربردهای خدمات آب دریا و آب نمک تبدیل می کند. سه ویژگی خاص برتری آن را توضیح می دهد.

اول، عدد معادل مقاومت حفره‌ای بسیار بالا (PREN).PREN به صورت %Cr + 3.3×%Mo + 16×%N محاسبه می‌شود. برای Incoloy 27-7MO:

کروم: 20–22٪

مولیبدن: 6.0-7.0٪

نیتروژن: 0.25-0.35٪

این یک PREN تقریباً 50-55 را به دست می آورد. در مقایسه:

فولاد ضد زنگ 316L: PREN ~24-26

Duplex 2205: PREN ~35-38

Incoloy 825: PREN ~30-33

Incoloy 926 (6% Mo): PREN ~40-45

PREN بالای 40 برای سرویس آب دریا عالی در نظر گرفته می شود. PREN بالای 50 استثنایی است. Incoloy 27-7MO در برابر خوردگی حفره‌ای و شکافی در آب دریا در دماهای تقریباً 180 تا 200 درجه فارنهایت (82 تا 93 درجه)- بسیار بالاتر از دمای معمولی آب دریا مقاومت می‌کند. این باعث می شود که برای سیستم های خنک کننده آب دریا در آب و هوای گرمسیری، و همچنین برای متمرکز کننده های آب نمک و کاربردهای آب شور با دمای بالا که در آن آلیاژهای دیگر 6% مو هنوز ممکن است حمله موضعی را تجربه کنند، مناسب است.

دوم، مقاومت فوق العاده در برابر ترک خوردگی تنش کلرید (SCC).با 27 تا 29 درصد نیکل، Incoloy 27{3}}7MO به طور قابل‌توجهی محتوای نیکل بالاتری نسبت به گریدهای استاندارد فوق آستنیتی دارد (Incoloy 926 دارای 24 تا 26 درصد نیکل است). محتوای نیکل بالاتر حاشیه ایمنی بیشتری در برابر کلرید SCC ایجاد می کند. این آلیاژ در تمام دماهایی که در سرویس های آبی با آن مواجه می شوند، از جمله در آب نمک غلیظ، میعانات بخار با انتقال کلرید، و شرایط جوی دریایی با اسپری نمک، در برابر SCC مقاومت می کند.

سوم، استحکام بالاتر از آلیاژهای استاندارد 6% مو.محتوای نیتروژن بالا (0.25-0.35٪) باعث تقویت محلول جامد می شود که به Incoloy 27 7MO قدرت تسلیم معمولی 50-65 ksi (345-448 MPa) می دهد - تقریباً 30-40٪ بیشتر از آلیاژهای استاندارد 6٪ Mo (که معمولاً ksi 35-45 است). این استحکام بالاتر باعث می‌شود که بخش‌های لوله دیواری نازک‌تر، کاهش وزن و هزینه در برخی کاربردها باشد.

عملکرد مقایسه ای:در یک کارخانه آب شیرین کن اسمز معکوس آب دریا (SWRO) جریان آب نمک با فشار بالا در 160 درجه فارنهایت (71 درجه) با 70000 ppm کلرید:

Duplex 2205 در عرض 6 تا 12 ماه دچار خوردگی شکافی می شود

Incoloy 926 (6% Mo) ممکن است 2 تا 3 سال زنده بماند، اما سوراخ شدن در واشرها شروع می شود

Incoloy 27-7MO 10+ سال خدمات بدون حفره قابل تشخیص را ارائه می دهد

کاربردهای معمولی:اسمز معکوس آب دریا (SWRO)-لوله‌کشی با فشار بالا، متمرکز کننده‌های آب نمک، سیستم‌های آب آتش نشانی سکوی فراساحلی (مکان‌های گرمسیری)، سیستم‌های خنک‌کننده آب دریا در نیروگاه‌ها (یک بار- و در حال چرخش مجدد)، خطوط باری تانکرهای شیمیایی که آب نمک‌های تهاجمی را مدیریت می‌کنند، و سیستم‌های دارویی مجدداً دارای حداکثر مقاومت مجدد هستند.

---

4. س: چرا لوله آلیاژی A-286 علیرغم محتوای کروم متوسطی که دارد در کاربردهای هوافضا و توربین های گازی استفاده می شود؟

A:لوله آلیاژی A-286 به دلیل ترکیب منحصربفردش از دهه 1950 به عنوان یک ماده کارآمد در کاربردهای هوافضا، توربین گاز و توربوشارژر خودرو بوده است.استحکام{0}درجه حرارت بالا، قابلیت ساخت، و اثربخشی هزینه-. سه ویژگی خاص، محبوبیت پایدار آن را توضیح می دهد.

ابتدا، بارندگی{0}}قدرت سختی را تا 1300 درجه فارنهایت (704 درجه) افزایش داد.از طریق عملیات حرارتی دو مرحله‌ای کنترل‌شده (محلول بازپخت در 1800 درجه فارنهایت / 982 درجه و به دنبال آن پیری در 1325 درجه فارنهایت / 718 درجه و 1150 درجه فارنهایت / 621 درجه)، A-286 یک پراکندگی ظریف از گاما ({22}) اولیه ({22}) ایجاد می‌کند. این رسوبات با ماتریس آستنیتی منسجم هستند و بدون شکنندگی استحکام قابل توجهی ایجاد می کنند. استحکام تسلیم معمولی 90-110 ksi (621-758 مگاپاسکال) در دمای اتاق است، و مهمتر از همه، آلیاژ 70-80٪ از این استحکام را در 1200 درجه فارنهایت (649 درجه) حفظ می کند. این ترکیب با فولادهای زنگ نزن آستنیتی استاندارد (که به سرعت در بالای 1000 درجه فارنهایت / 538 درجه نرم می شوند) بی نظیر است و با سوپرآلیاژهای گران قیمت نیکل مانند Inconel 718 در دماهای زیر 1300 درجه فارنهایت رقابت می کند.

دوم، مقاومت در برابر اکسیداسیون خوب برای سطح کروم آن.با فقط 13.5-16٪ کروم، A{15}}286 برای خدمات اکسیداسیون شدید انتخاب نمی شود. با این حال، برای دماهای تا 1300 درجه فارنهایت (704 درجه)، این سطح کروم برای تشکیل یک مقیاس اکسید کروم محافظ کافی است. این آلیاژ همچنین از افزودن کمی آلومینیوم (0.1-0.5٪) بهره می برد که مقاومت اکسیداسیون را بیشتر می کند. در لوله‌های تخلیه کمپرسور توربین گاز (معمولاً 800-1200 درجه فارنهایت / 427-649 درجه)، A-286 عمر مفید عالی را بدون نیاز به آلیاژهای کروم بالاتر (و گران‌تر) فراهم می‌کند.

سوم، قابلیت ساخت و جوش پذیری عالی.برخلاف بسیاری از سوپرآلیاژهای رسوبی{0}}سختی که مستعد کرنش- ترک خوردگی هستند، A{3}}286 را می‌توان در محلول-در شرایط آنیل شده جوش داد و متعاقباً کهنه کرد. سختی پذیری کمتر این آلیاژ در مقایسه با سوپرآلیاژهای مبتنی بر نیکل باعث می‌شود که در هنگام جوشکاری و شکل‌دهی، بخشندگی بیشتری داشته باشد. این باعث شده است که آن را برای قطعات ساخته شده مانند منیفولدهای اگزوز، محفظه های توربوشارژر و جعبه های کمپرسور موتور جت مورد علاقه قرار دهد. این آلیاژ همچنین در شرایط قدیمی به خوبی ماشین کاری می شود، اگرچه سایش ابزار بیشتر از فولادهای ضد زنگ استاندارد است.

عملکرد مقایسه ای در کاربردهای توربوشارژر:در یک توربوشارژر موتور دیزل که در دمای 1250 درجه فارنهایت (677 درجه) با بارگذاری حرارتی چرخه ای کار می کند:

فولاد ضد زنگ 304H: استحکام ناکافی است، تغییر شکل خزشی باعث اعوجاج مسکن در عرض 1-2 سال می شود

Inconel 718: عملکرد عالی اما هزینه بالا (3–5× A-286) و ساخت آن دشوار است

A-286: 5 تا 8 سال خدمات با هزینه تقریباً 1.5-2× 304H ارائه می کند.

کاربردهای معمولی:جعبه‌های کمپرسور موتور جت و مجرای هوا، لوله‌های تخلیه کمپرسور توربین گاز، محفظه‌های توربوشارژر موتور دیزل و چرخ‌های توربین، سوپاپ‌ها و منیفولدهای اگزوز خودرو (-کاربردهای با کارایی بالا)، اتصال دهنده‌ها و پیچ‌های هوافضا (ASTM A453Grad.

---

5. س: الزامات مهم جوشکاری و عملیات حرارتی برای لوله های آلیاژی Incoloy 27-7MO در مقابل A-286 چیست؟

A:جوشکاری این دو آلیاژ به رویکردهای اساسی متفاوتی نیاز دارد-Incoloy 27-7MO محلول جامد- است که با جوش پذیری خوب تقویت شده است (با اقدامات احتیاطی برای حفظ مقاومت حفره‌ای)، در حالی که A-286 سخت شدن بارندگی است و برای دستیابی به استحکام کامل به پیری پس از جوش نیاز دارد.

برای لوله Incoloy 27-7MO (فوق-آستنیتی، محلول جامد):

انتخاب فلز پرکننده:استفاده کنیدERNiCrMo-3(Inconel 625) یاERNiCrMo-10(Inconel 622) به عنوان پرکننده استاندارد. برای حفظ مقاومت حفره‌ای، پرکننده باید با محتوای مولیبدن فلز پایه (6 تا 7%) مطابقت داشته باشد یا از آن فراتر رود.ERNiCrMo-4(C{4}}276) نیز قابل قبول است. هرگز از پرکننده های فولادی ضد زنگ (308L، 316L) استفاده نکنید - آنها یک سلول خوردگی گالوانیکی ایجاد می کنند و فاقد مولیبدن هستند.

کنترل حرارت ورودی:حداکثر دمای بینگذر: 250 درجه فارنهایت (121 درجه). ورودی حرارت محدود به 20-40 کیلوژول در اینچ (8-16 کیلوژول بر سانتی متر) است. گرمای ورودی بیشتر می‌تواند باعث بارش فاز غنی از مولیبدن شود (فازهای سیگما یا چی) که مقاومت حفره‌ای را تا 50 درصد یا بیشتر کاهش می‌دهد. به جای بافتن از مهره های نخی استفاده کنید.

تمیز کردن قبل از جوش:با استون یا برس اختصاصی فولاد ضد زنگ تمیز کنید. از چرخ های آسیاب مخصوص آلیاژهای نیکل استفاده کنید. تمام آلودگی های فولاد کربنی را حذف کنید-ذرات آهن جاسازی شده زنگ زده و حفره شدن را شروع می کنند.

عملیات حرارتی پس از{0}}جوش (معمولاً لازم نیست):برای اکثر برنامه‌ها، Incoloy 27-7MO در حالت جوش داده شده استفاده می‌شود. برای حداکثر مقاومت در برابر خوردگی در محیط‌های شدید (مثلاً آب دریای گرم با شرایط راکد)، یک محلول آنیل در دمای 1950-2050 درجه فارنهایت (1066-1121 درجه) و به دنبال آن خاموش کردن سریع آب، مقاومت کامل حفره‌ای را بازیابی می‌کند. به دلیل خطرات اعوجاج، این کار به ندرت روی لوله انجام می شود.

برای لوله A{1}}286 (سخت شدن بارش):

انتخاب فلز پرکننده:استفاده کنیدپرکننده منطبق A-286(اغلب به عنوان ERNiCrFe-؟ یا اختصاصی تعیین می شود). این پرکننده حاوی تیتانیوم و آلومینیوم است تا امکان سخت شدن رسوب در رسوب جوش را فراهم کند. هرگز از پرکننده‌های استاندارد فولاد ضد زنگ یا پرکننده‌های نیکل معمولی مانند ERNiCr استفاده نکنید-3-آنها به مقاومت مورد نیاز در دمای بالا دست پیدا نمی‌کنند.

کنترل حرارت ورودی:حداکثر دمای بینگذر: 200 درجه فارنهایت (93 درجه). ورودی گرما به 15 تا 30 کیلوژول در اینچ (6 تا 12 کیلوژول بر سانتی متر) محدود شده است. گرمای ورودی کمتر، پهنای ناحیه تحت تأثیر گرما{8}}را به حداقل می‌رساند و تنش‌های پسماند را کاهش می‌دهد.

شرایط قبل از جوشکاری:همیشه در محلول-وضعیت آنیل شده (نرم)-هرگز در شرایط قدیمی جوش داده شود. جوشکاری مواد قدیمی باعث ایجاد کرنش-ترک ناشی از سن در ناحیه تحت تأثیر گرما{4}}می شود.

عملیات حرارتی پس از{0}}جوش برای سرویس با قدرت کامل اجباری است:

محلول آنیل(در صورت نیاز پس از جوشکاری): 1800 درجه فارنهایت (982 درجه) به مدت 1 ساعت در هر اینچ ضخامت، و به دنبال آن خنک شدن سریع (کوئنچ هوا یا روغن)

درمان پیری:تا 1325 درجه فارنهایت (718 درجه) گرم کنید، 16 ساعت نگه دارید، در کوره خنک تا 1150 درجه فارنهایت (621 درجه) در حداکثر 200 درجه فارنهایت (93 درجه) در ساعت، 16 ساعت نگه دارید، سپس هوا خنک شود.

بدون -پیری پس از جوش، اتصال جوش تنها دارای قدرت تسلیم 40-50 ksi (276-345 مگاپاسکال) است-کاملاً برای خدمات هوافضا یا توربین گازی که نیاز به 90+ ksi دارد، کافی نیست.

هشدارهای حیاتی:

برای Incoloy 27-7MO:از پرکننده های فولادی ضد زنگ استفاده نکنید-آنها فاقد مولیبدن هستند و یک ناحیه جوشی مستعد خوردگی- ایجاد می‌کنند. بیش از حد گرم نکنید-تشکیل فاز سیگما بدون بازپخت کامل محلول غیر قابل برگشت است. از چرخ های آسیاب آلوده استفاده نکنید-ذرات فولاد کربنی جاسازی شده باعث ایجاد حفره می شوند.

برای A-286:هرگز بدون رویه واجد شرایط جوش نزنید. هرگز در شرایط قدیمی جوش نزنید. هرگز از-پیری جوش برای اجزای تحت فشار یا دمای بالا{4}} رد نشوید. حساسیت آلیاژ به ترک خوردگی کرنشی-نیازمند کنترل دقیق سرعت رمپ عملیات حرارتی است. محتوای بور (0.003-0.01%) قدرت خزش را بهبود می‌بخشد، اما حساسیت به ترک‌خوردگی گرم را افزایش می‌دهد{10}}ورودی گرما را با دقت کنترل کنید.

شرایط صلاحیت:

برای Incoloy 27-7MO در سرویس آب دریا، صلاحیت روش جوشکاری باید شامل آزمایش خوردگی حفره‌ای برای ASTM G48 (کلرید آهن) در دمای بالا (معمولاً 104 درجه فارنهایت / 40 درجه) باشد تا تأیید شود که مناطق جوش‌خورده و حرارت- عملکرد مناسب PREN را حفظ می‌کنند.

برای A{1}}286 در خدمات هوافضا یا توربین گاز، صلاحیت روش جوشکاری باید شامل آزمایش کشش با دمای بالا (در دمای سرویس مورد نظر) و برای کاربردهای حیاتی، آزمایش گسیختگی خزشی باشد. مشخصات AMS معمولاً نیاز به بازرسی 100٪ رادیوگرافی از تمام جوش ها دارد.